全套管灌注咬合桩在基坑围护结构中的应用

李元洪

【摘要】本文介绍了钻孔咬合桩的特点以及在实际工程中的应用,并对施工中可能出现的难题及解决方法进行了分析,以推广钻孔咬合桩施工技术。

【关键词】钻孔咬合桩;基坑工程;工艺原理

【中图分类号】TU4【文献标识码】A

一、钻孔咬合桩概述

钻孔咬合桩是指在平面上沿一条轴线设置单排钻孔桩,桩身密排且相邻桩桩身相割形成的具有防渗作用的连续挡土支护结构,目前咬合桩根据其特点分为三种:⑴采用钢筋混凝土桩相咬合;⑵采用素混凝土桩与钢筋混凝土桩相间布置;⑶水泥土搅拌桩与钢筋混凝土桩相咬合。根据施工工艺的不同,目前常用的咬合桩主要有钻孔咬合桩和人工挖孔咬合桩,钻孔咬合桩施工机械为摇管钻机,施工方法称为“贝诺特”(Benoto)工法。咬合桩与常用的桩+桩间止水结构的围护结构形式相比,施工一次完成,工艺单一,便于施工组织和管理,基坑土方开挖时围护结构变形协调性大为增强,抗渗效果好,咬合桩直径范围可控制在0.8 m—2.0 m,适合对周边建筑物保护等级较高、对基坑变形控制要求较严的城市深基坑工程。

二、钻孔咬合桩的工程应用

1、工程概况

拟建江干新渠位于钱江路K4+190.849～K4+210.349位置,为下穿钱江路隧道的全埋式倒虹管,采用3根DN2200钢管,钢筋砼方包,基坑开挖深度12.2m,两端闸门井开挖深度13.2m,设计采用明挖顺作法施工。基坑采用一排钻孔灌注桩结合现浇钢筋砼支撑体系,围护桩采用Φ1000@1500钻孔灌注桩,两根钻孔灌注桩之间用相同直径的素砼咬合桩作为止水帷幕,钢筋砼桩与素砼桩互相咬合250mm,钢筋砼桩砼强度等级为C25,钢筋采用焊接,素砼桩砼强度等级为C15。桩位水平偏差<50mm,竖向偏差<0.5%,充盈系数>1.1,沉碴厚度<200mm。

2、工艺原理

施工主要采用“套管钻机+超缓凝型砼”方案。钻孔咬合桩的排列方式为一个素砼桩(A桩)和一个钢筋砼桩(B桩)间隔,如图一。施工A桩,后施工B桩,A桩砼采用超缓凝型砼,要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工,B桩施工时,利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的砼,则实现了咬合。

3、施工工艺

(1)导墙的施工

根据该工程的特点,由于地面标高为+7.75m,而桩顶标高只为+5.95m,根据施工经验,建议不开挖,导墙顶面高程及原地面相平。为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率,在桩顶上部施作砼或钢筋砼导墙,这是钻孔咬合桩施工的第一步。

(2)单桩的施工工艺流程

①钻机就位

等导墙有足够的强度后,拆除模板,重新定位放样排桩中心位置,将点位反到导墙顶面上,作为钻机定位控制点。移动套管钻机至正确位置,使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。

②取土成孔

在桩机就位后,吊装第一节管在桩机钳口中,找正桩管垂直度后,磨桩下压桩管,压入深度约为2.5—1.5m,然后用抓斗从套管内取土,一边抓土、一边继续下压套管,始终保持套管底口超前于开挖面的深度<2.5m。第一节套管全部压入土中后(地面以上要留1.2—1.5m,以便于接管),检测垂直度,如不合格则进行纠偏调整,如合格则安装第二节套管继续下压取土,如此继续,直至达到设计孔底标高。

③吊放钢筋笼

钢筋笼按图加工制作。如为钢筋混凝土桩,成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作。应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。

④灌注混凝土

如孔内有水时需采用水下砼灌注法施工,如孔内无水时则采用干孔灌注法施工,此时应加强振捣。

⑤拔管成桩

一边浇注混凝土一边拔管,应注意始终保持套管底低于砼面<2.5m,桩顶标高误差±20cm,钢筋笼标高误差±20cm。

⑥总的施工原则是先施工A桩,后施工B桩,其施工工艺流程是:A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……,如图二所示:

三、钻孔咬合桩的关键技术

1、孔口定位误差的控制

为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量,应对其孔口的定位误差进行严格的控制。为了有效的提高孔口的定位精度,应在钻孔咬合桩桩顶以上设置砼或钢筋砼导墙,导墙上定位孔的直径宜比桩径大30mm。钻机就位后,将第一节套管插入定位孔并检查调整,使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。

2、桩的垂直度的控制

为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量,除对其孔口定位误差严格控制外,还应对其垂直度进行严格的控制,根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》规定,桩的垂直度标准为3‰。成孔过程中要控制好桩的垂直度,必须抓好以下三个环节的工作:

⑴套管的顺直度检查和校正

钻孔咬合桩施工前在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正,首先检查和校正单节套管的顺直度,然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管(15～25m)的顺直度检查,偏差宜小于10mm。检测方法:于地面上测放出两条相互平行的直线,将套管置于两条直线之间,然后用线锤和直尺进行检测。

⑵成孔过程中桩的垂直度监测和检查

①地面监测:在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以上部分的套管的垂直度,发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持,不能中断。

②孔内检查:每节套管压完后安装下一节套管之前,都要停下来用测斜仪或“测环”进行孔内垂直度检查,不合格时需进行纠偏,直至合格才能进行下一节套管施工。

③终孔检测:在每根桩成孔完毕,必须进行垂直度检测,选两个相互垂直的方向进行测量。垂直度必须小于3‰,如不合格必须纠偏,使垂直度达到要求为止。

⑶纠偏

成孔过程中如发现垂直度偏差过大,必须及时进行纠偏调整,纠偏的常用方法有以下三种:

①利用钻机油缸进行纠偏:如果偏差不大于或套管入土不深(5m以下),可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度,即可达到纠偏的目的。

②A桩纠偏:如果A桩在入土5m以下发生较大偏移,可先利用钻机油缸直接纠偏,如达不到要求,可向套管内填砂或粘土,一边填土一边拔起套管,直至将套管提升到上一次检查合格的地方,然后调直套管,检查其垂直度合格后再重新下压。

③B桩的纠偏:B桩的纠偏方法与A桩基本相同,其不同之处是不能向套管内填砂或粘土而应填入与A桩相同强度的砼,否则有可能在桩间留下土夹层,从而影响排桩的防水效果。

四、结语

作为国内地下工程围护结构的一种新型式、新工法,钻孔咬合桩的可靠性、适用性已通过国内数项成功施工实例得到认可。它适用范围广,尤其适用于软土地层,具有防渗效果好、经济适用等优点,由于采用套管钻机成孔,在套管内用冲抓取土,无泥浆污染,对城市文明施工的价值显著,值得推广。

参考文献:

【1】嵇晓雷,浅谈钻孔咬合桩在基坑支护中的应用,《山西建筑》,2007年2月

【2】裴建,钻孔咬合桩在深基坑围护结构中的应用,《隧道建设》,2005年6月

【3】徐佩林;陈中华,钻孔灌注咬合桩基坑围护结构的施工技术,《探矿工程》,2007年5月

【4】聂宗泉;朱川鄂;孟少平;胡世山,深基坑钻孔咬合桩特点及关键施工技术,《建筑技术》,2007年12月